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Freilaufkupplung Die Erfindung hat eine Freilaufkupplung zum Gegenstand,
bei der zwischen zwei konzentrischen kreiszylindrischen Klemmflächen Klemmkörper
kippbar angeordnet sind und in einem Käfig geführt werden.
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Bekannt sind Freilaufkupplungen, bei denen zwischen zwei konzentrischen
Laufringen Klemmkörper angeordnet sind. Durch Kippen werden die Klemmkörper miteinander
verklemmt und dadurch die Laufringe gekuppelt. Die Klemmkörper sind in einem
Käfig
geführt, der als Blechring aus nachgiebigem Metall ausgebildet ist und
die Klemmkörper aufnehmende öffnungen sowie elastische Querfalten aufweist.
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Auch ist es bekannt, die Klemmkörper einzeln gegenüber dem
Käfig nachgiebig abzustützen, so daß sie sowohl gegenüber dem Käfig
als auch gegenüber benachbarten Klemmkörpem ihre Lage in Umfangsrichtung zu ändern
vermögen.
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Ferner sind Klemmkörper-Freilaufkupplungen bekannt, bei denen in den
Längsstegen eines Blechkäfigs Falten angeordnet sind. Diese Falten dienen lediglich
als Anlagefläche für die Klemmkörper, indem sie. diese im vorgeschriebenen Teilungsabstand
halten.
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Schließlich hat man auch schon in dem als Käfig
für die Klemmkörper
dienenden Teil zwischen je zwei Klemmkörpern eine federnde Falte vorgesehen
und auf diese Weise eine gewisse Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung erwirkt.
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Die Erfindung stellt sich gegenüber diesem Stande der Technik die
Aufgabe, jedem Klenunkörper für sich die Möglichkeit zu geben, seine Lage in Umfangsrichtung
verändern zu können. Das soll auch dann der Fall sein, wenn die dem betreffenden
Klemmkörper beiderseits benachbarten Kleminkörper keine Lageveränderung erfahren.
Hierzu wird der Käfig selbst in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet. Dabei
wird zugleich erreicht, daß die Klemmkörper einzeln aus ihren öffnungen herausgenommen
werden können, was sich besonders bei einer überprüfung des Zusammenbaus sowie bei
einer notwendig werdenden Klemmkörperauswechslung dienlich erweist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden folgende Maßnahmen gemeinsam
angewendet. Der Klemmkörperkäfig besteht aus einem ringförmigen hochelastischen
Blechband, das für jeden Klemmkörper eine fensterartige Aussparung aufweist, deren
Breite in Umfangsrichtung größer ist als die Dicke des Klemmkörpers. Weiterhin ragt
an einer parallel zur Kupplungsachse laufenden Kante der Aussparung eine federnde
Zunge hervor, die in der Weise am Klemmkörperrücken anliegt, daß sie den an der
gegenüberliegenden achsparallelen Kante der Aussparung anliegenden Klenunkörper
um diese Kante im Sinne des Einkuppelns zu kippen sucht. Ferner ist der Klemmkörperkäfig
in Umfangsrichtung mit elastischen Wellen versehen, die übereinstimmend mit der
Klemmkörperteilung sich zwischen den Klemmkörpern befinden. Jede elastische Welle
setzt sich entweder aus einer in den ringförinigen Abschnitten des Käfigs und einer
in der Zunge innerhalb der Käfigaussparung liegenden Falte zusammen, oder sie besteht
aus einer Falte in jedem achsparallelen Steg des Klenunkörpers. Diese
kann durch eine Aussparung nachgiebig gehalten werden. Die ersten beiden
Merkmale sind bereits Gegenstand eines älteren Vorschlags für eine Käfigausbildung,
die Verwendung elastischer Wellen in Form von Falten ist an sich bekannt. Aber weder
die in Längsstegen vorhandenen Falten bei einer Klemmkörper-Freilaufkupplung mit
Blechkäfig nach dem älteren Vorschlag noch die Falten bei der bekannten Kupplung
können den Käfig
in Umfangsrichtung elastisch gestalten und damit eine gegenseitige
Lageveränderung der Klemmkörper ermöglichen. Diese vorteilhafte Wirkung ergibt sich
erst, wenn nach der Erfindung die genannten Maßnahmen miteinander angewendet werden.
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An Hand verschiedener Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher
erläutert.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Freiluftkupplung,
Fig. 2 ein Teilschnitt davon,
Fig. 3 eine schaubildliche
Teilansicht des bei der Ausführung nach Fig. 2 verwendeten federnd nachgiebigen
Käfigs, Fig. 4 ein Teilschnitt einer abgeänderten Ausführungsforin, Fig.
5 eine schaubildliche Teilansicht des bei der Ausführung nach Fig. 4 verwendeten
Käfigs, Fig. 6 ein Teilschnitt -einer weiteren Ausführung, Fig.
7 eine schaubildliche Teilansicht des in Fig. 6
verwendeten Käfigs;
Fig. 8 und 10 sind Teilschnitte durch eine weitere Ausführung, Fig.
9 und 11 schaubildliche Darstellungen der in den Fig. 8 und
10 gezeigten Käfige.
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In diesen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in Fig. 1 gezeigte Freilaufkupplung weist einen äußeren
und einen inneren Laufring 15 und 16 auf, die zylindrisch ausgebildet
sind und konzentrisch zueinander liegen. Jeder sei mit einer zugehörenden umlaufenden
Welle (nicht dargestellt) verbunden. Zwischen diesen Laufringen sind mehrere kippbare
Klemmkörper 17 angeordnet, von denen jeder zwei exzentrische Keilflächen
18 und 19 aufweist, die in Klemmschluß mit dem äußeren und inneren
Laufring 15 und 16 kommen, sobald die Klemmkörper entgegen dem Uhrzeigersinn
gekippt werden.
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Die zwischen den Laufringen 15 und 16 angeordneten Klenunkörper
werden auf Abstand gehalten durch eine Vorrichtung, bestehend aus zwei ringförmigen
Käfigen 20 und 21, die ungefähr in der Mitte zwischen den Laufringen und konzentrisch
dazu angeordnet sind. Der Käfig 20 ist ein verhältnismäßig starrer Körper
mit mehreren am Umfang verteilten öffnungen 22, die in Umfangsrichtung länger als
die Klemmkörper 17 sind, so daß die Klemmkörper einen begrenzten Spielraum
in den öffnungen haben. Ist die Kupplung zum Übertragen von verhältnismäßig niedrigen
Drehmomenten bestimmt dann kann der Kafig 20 in Fortfall kommen. Der Käfig
21 hingegen ist ein Ring aus federnd nachgiebigem Blech. Auch er weist am Umfang
im Abstand verteilte Aussparungen 23
für die Klemmkörper auf.
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Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Aussparungen dieses Blechringes
21 (Fig. 2 und 3) verbleibt ein Quersteg 24 mit einer federnden Zunge
25. Diese ist mit dem Quersteg aus einem Stück gefertigt und erstreckt sich
in die benachbarte Aussparung 23 hinein. In den Ecken an der gegenüberliegenden
Seite des Quersteges 24 befinden sich Auskehlungen 26. Für jede Aussparung
23 des Käfigs 21 ist eine Querfalte 27 vorgesehen, und zwar etwa am
einen Ende der Aussparung. Auch die Zunge 25 weist eine ebensolche Querf
alte, 28 auf.
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Jeder Klemmkörper 17 weist ungefähr in der Mitte zwischen den
exzentrischen Keilflächen 18 und 19
zwei Querauten 29 und
30 auf. Die Klemmkörper sind in die Aussparungen 23 (Fig. 2) so eingesetzt
daß die eine achsparallele Kante 31 eines Quersteges 24 innerhalb einer Nut
29 und die andere Kante 32 einer Zunge 25 innerhalb einer Nut
30 des Klemmkörpers zu liegen kommt. Die so in die Aussparungen
23
eingesetzten Klemmkörper kippen um die Kante 31
des Quersteges 24,
wobei die aus einem Stück mit dem Käfig 21 bestehenden Zungen 25 ständig
einen Druck auf die Klemmkörper ausüben und sie entgegen dem Uhrzeigersinn um die
Kanten 31 als Drehachsen zu kippen versuchen.. Dieser Federdruck hält auch
die Keilflächen 18 und 19 in Berührung mit den Laufringen
15 und 16.
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Die in den Seitenstegen der Aussparungen 23 und in den Zungen
25 befindlichen Querfalten 27, 28 bedingen eine in Umfangsrichtung
wirkende Federung zwischen je zwei benachbarten, in die Aussparungen
23 des Blechringes 21 eingesetzten Klemmkörpem 17.
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Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Kupplung kann der
Laufring 15 gegenüber dem Laufring 16 im Uhrzeigersinn frei umlaufen,
wobei die Klemmkorper durch die Reibung zwischen den Flächen 18 und
19 und den Laufringen 15 und 16
gleichsinnig entgegen dem von
den Zungen 25 ausgeübten Druck in Freilaufstellung gekippt werden.
Erfolgt indessen eine gegenläufige Bewegung des Laufrings 15 relativ zum
Laufring 16, so wirkt der von den Zungen 25 ausgeübte Druck, der ständig
die Keilflächen 18 und 19 in Berührung mit den Laufringen
15 und 16 hält, und kippt die Klemmkörper in entgegengesetzter Richtung,
wodurch ein Verklemmen der Klemmkörper zwischen den beiden Laufringen verursacht
wird. Beim Beginn der Drehbewegung des Laufringes 15 im Gegenzeigersinn relativ
zum Laufring 16 schieben die Zungen 25 die Klemmkörper vorwärts. Ehe
es jedoch zu einem vollständigen Klemmschluß kommt, kann infolge von Vibrationen
der Kupplung oder infolge von Torsionsschwingungen der Wellen die Reibung zwischen
der Keilfläche des Klemm rpers und der Klemmfläche am Laufring vorübergehend
vermindert oder aufgehoben sein, wodurch die unmittelbar vorher noch wirksame erhebliche
Klemmkraft frei wird und den Klemmkörper veranlaßt, aus der Klemmstellung herauszuspringen
und in die Freilaufstellung zurückzukippen. Insgesamt ist der Vorgang etwa dem Rupfen
einer Reibungskupplung vergleichbar. Dabei erfolgt eine Verschiebung des betreffenden
Klenunkörpers mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit in Umfangsrichtung, bis
der Klemnikörper auf die Kante des Käfigfensters 22 auftrifft. Hierbei wird die
in der Zunge 25 befindliche Querfalte 28 kräftig zusammengedrückt.
Der starre Käfig 20 unterbricht also in diesem Falle die Bewegung eines Kleinrakörpers,
der aus der Klemmstellung ausgesprungen ist. Danach streckt sich die in der Zunge
25 befindliche Querfalte 28, und die Zunge 25 übt wieder einen
Druck auf den kurzzeitig aus dem Klemmschluß ausgesprungenen Klennnkörper aus, wodurch
dieser wieder in Eingriff mit den beiden Laufringen gelangt. Haben sich Klemmkörper
so kräftig verschoben, daß sie weder von dem Käfig 20 noch von der völlig
zusammengedräckten Zunge 25 aufgehalten werden können, dann gibt der
Käfig 21 auf Grund der zwischen den Querstegen 24 liegenden Querfalten
27 elastisch nach und verhütet dadurch eine Beschädigung der Kupplung.
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Ist das zu übertragende Drehmoment nicht besonders groß, so entfällt
der Klemmkörperkäfig 20, da die Festigkeit der Querstege 24 vollauf genügt, den
Stoß eines aus dem Eingriff mit den Laufringen 15
und 16 ausspringenden
Klemmkörpers 17 aufzunehmen. Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten
Ausführutigsform lassen dabei die in den Zungen 25 befindlichen Querfalten
28 und die, in den Seitenstegen der Aussparungen 23 befindlichen Falten
27 eine in Umfangsrichtung der Kupplung erfolgende Verschiebung des betreffenden
Klemmkörpers ohne weiteres zu, ohne daß eine Beeinflussung der übrigen Klemmkörper
erfolgt. Das ist ein wichtiger Vorteil gegenüber
den bekannten
Freilaufkupplungen, bei denen das Ausspringen eines oder mehrerer Klenunkörper aus
dem Klemmschluß immer einen solchen Stoß auf den Käfig zur Folge hat, daß
der Eingriff aller anderen Klenunkörper auch gestört wird. Da bei einer Kupplung
nach der Erfindung die in den Zungen 25
vorgesehenen Falten 28 einen
Druck ausüben, wird von vornherein das Ausspringen eines Klemmkörpers aus dem Eingriff
mit den Laufringen erschwert. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung verhütet also bei
Kupplungen mit oder ohne starrem Klemmkörperkäfig Beschädigungen der Querstege 24
durch Stöße, deren Ursache ein Ausspringen eines Klemmkörpers aus der Klemmstellung
bzw. eine Verschiebung relativ zum Käfig 21 ist.
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Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Aussparungen 23 a des federnden Käfigs 21 a an gegenüberliegenden
Seiten durch achsparallele Stege 33 und 34 begrenzt, wobei sich eine aus
einem Stück mit dem Quersteg bestehende Zunge 35 von dem Quersteg
33 weg in die Aussparung 23 a hinein erstreckt und in die Nut
30 eines Klemmkörpers faßt. Eine achsparallele Kante 36 des Quersteges
34 legt sich in die Nut 29 des Klemmkörpers.
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Mehrere zusätzliche Öffnungen 37 wechseln mit den zwischen
den achsparallelen Stegen 33 und 34 liegenden fensterartigen Aussparungen
23 a ab. Der federnde Klemmkörperkäfig 21 a besitzt Falten
38,
deren jede eine Öffnung 37 kreuzt und eine Federung für die zwischen
den fensterartigen Aussparungen 23 a
liegenden Klemmkörper darstellt.
Zwei an gegenüberliegenden Ecken der Kanten 36 des Steges 34 befindliche
Auskehlungen 39 erleichtern das Kippen der Klemmkörper in den Aussparungen
23 a. Die Arbeitsweise dieser Kupplungsausführung ist im wesentlichen -,leich
der des zuerst behandelten Beispiels.
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Auch das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsoeispiel
entspricht im wesentlichen dem der Fig. 1
und 2. Es sind wieder mehrere Klemmkörper
17 in Umfangsrichtung auf Abstand voneinander mittels starren und federnden
Klemmkörperkäfigen 20, 21 b
gehalten, die zwischen konzentrischen Laufringen
15
und 16 liegen. Der Käfig 21 b weist fensterartige
Aussparungen 23 auf, die durch Querstege 24 begrenzt werden. Federnde Zungen
25 ragen in die Aussparungen 23 hinein. Jeder Quersteg 24 weist Auskehlungen
26 auf, die das Kippen der Klemmkörper erleichtern. Jede Zunge
25 ist über eine Querfalte 28 mit dem Quersteg verbunden und übt in
Umfangsrichtung eine Federkraft aus. Der federnde Klemmkörperkäfig 21
b
hat Querfalten 40, die die Aussparungen 23 kreuzen, aber nicht
genau auf die Querfalten 28 ausgerichtet sind, sondern etwa in der Mitte
der Aussparungen liegen.
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Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel
hat der federnde Klenunkörperkäfig 21 d
fensterartige Aussparungen 42 zur
Aufnahme der Klemnikörper 43, die sich von den Klernrakörpern 17
insofern
unterscheiden, als sie keine Nuten 30 besitzen. Während die eine Klemmkörperseite
44 im wesentlichen geradlinig verläuft, ist die gegenüberliegende Seite mit einer
Quernut 45 versehen, die an der Kante 46 der Aussparung 42 liegt, so daß diese Kante
46 die Kippachse für den betreffenden Klemmkörper 43 bildet. In die Aussparungen
42 greifen Zungen 47 ein, die mit den Querstegen 46 aus einem Stück bestehen. Diese
Zungen liegen an der geradlinigen Seite 44 des in eine Aussparung 42 eingesetzten
Klemmkörpers 43 an. Um eine Federung in Umfangsrichtung zwischen den Klemmkörpern
43 zu erzeugen, besitzt jede Zunge 47 zwei Querfalten 48 und 49. Weitere Querfalten
50 kreuzen die Aussparungen 42 und sind mit den in den Zungen 47 vorgesehenen
Quernuten 48 ausgerichtet.
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Das in den Fig. 10 und 11 dargestellte Ausführungsbeispiel
ähnelt dem vorhergehenden Beispiel weitgehend, jedoch weisen die Zungen 47 nur
je eine Querfalte auf.